R入门

基础语法

Hello World

myString<-"Hello"
print(myString)

最新版本的 R 语言的赋值可以使用左箭头 <-、等号 = 、右箭头 -> 赋值

变量

R 语言的有效的变量名称由字母，数字以及点号 . 或下划线 _ 组成
变量名称以字母或点开头

ls()查看已经定义的变量

rm()删除已经定义的变量

print() 是 R 语言的输出函数

list（） 元素的集合，元素可以是不同类型的

rm(list = ls()) 从环境中删除所有变量

> ls()
[1] "hhh"      "myString"
> print(ls())
[1] "hhh"      "myString"

> rm(hhh)
> ls()
[1] "myString"

cat(1, "加", 1, "等于", 2, '\n') 输出结果拼接

输出内容到文件

cat() 函数支持直接输出结果到文件 ,file参数可以为相对路径和绝对路径

cat("RUNOOB", file="/Users/runoob/runoob-test/r_test.txt")
cat("Hello", file="G:\\R\\test.r")

sink() 函数可以把控制台文字输出到文件

语句执行以后，任何控制台上的输出都会被写入到 “/Users/runoob/runoob-test/r_test.txt” 文件中去，控制台将不会显示输出。如果想要保留控制台的输出，可以设置 split 属性：
注意：这个操作是"覆盖写入"操作，会直接清除原有的文件内容。
想要取消输出到文件可以使用无参数的sink()

sink("/Users/runoob/runoob-test/r_test.txt")
sink("/Users/runoob/runoob-test/r_test.txt", split=TRUE)

sink("r_test.txt", split=TRUE)  # 控制台同样输出
for (i in 1:5)
    print(i)
sink()   # 取消输出到文件

sink("r_test.txt", append=TRUE) # 控制台不输出，追加写入文件
print("RUNOOB")

从文件读取内容到字符串

R 语言最方便的地方就是可以将数据结构直接保存到文件中去，而且支持保存为 CSV、Excel 表格等形式，并且支持直接地读取。

如果纯粹的想将某个文件中的内容读取为字符串，可以使用 readLines 函数 , 所读取的文本文件每一行 (包括最后一行) 的结束必须有换行符，否则会报错

readLines("/Users/runoob/runoob-test/r_test.txt")

工作目录

getwd() : 获取当前工作目录
setwd() : 设置当前工作目录

# 当前工作目录
print(getwd())

# 设置当前工作目录
setwd("/Users/runoob/runoob-test2")

注释

R 语言只支持单行注释，注释符号为 #

多行注释写法

if(FALSE) {
    "
    这是一个多行注释的实例
    注释内容放在单引号或双引号之间
    "
}

交互式编程

配置好环境变量后,CMD中输入R即可进入交互式编程窗口,输入q()退出

R 语言文件后缀为 .R , 命令行窗口使用 Rscript test.R执行脚本

基础运算

数学运算符

符号	含义
()	括号
^	乘方运算
%%	整数求余
%/%	整除
*	乘法
/	除法
+	加法
-	减法

关系运算符

关系运算符比较两个向量，将第一向量与第二向量的每个元素进行比较，结果返回一个布尔值 , 对两列数据逐个比较

运算符	描述
>	判断第一个向量的每个元素是否大于第二个向量的相对应元素。
<	判断第一个向量的每个元素是否小于第二个向量的相对应元素。
==	判断第一个向量的每个元素是否等于第二个向量的相对应元素。
!=	判断第一个向量的每个元素是否不等于第二个向量的相对应元素。
>=	判断第一个向量的每个元素是否大于等于第二个向量的相对应元素。
<=	判断第一个向量的每个元素是否小于等于第二个向量的相对应元素。

v <- c(2,4,6,9)
t <- c(1,4,7,9)
print(v>t)
print(v < t)
print(v == t)
print(v!=t)
print(v>=t)
print(v<=t)

[1]  TRUE FALSE FALSE FALSE
[1] FALSE FALSE  TRUE FALSE
[1] FALSE  TRUE FALSE  TRUE
[1]  TRUE FALSE  TRUE FALSE
[1]  TRUE  TRUE FALSE  TRUE
[1] FALSE  TRUE  TRUE  TRUE

逻辑运算符

非 0 的数字（正数或负数）都为 TRUE
逻辑运算符比较两个向量，将第一向量与第二向量的每个元素进行比较，结果返回一个布尔值

运算符	描述
&	元素逻辑与运算符，将第一个向量的每个元素与第二个向量的相对应元素进行组合，如果两个元素都为 TRUE，则结果为 TRUE，否则为 FALSE。
｜	元素逻辑或运算符，将第一个向量的每个元素与第二个向量的相对应元素进行组合，如果两个元素中有一个为 TRUE，则结果为 TRUE，如果都为 FALSE，则返回 FALSE。
!	逻辑非运算符，返回向量每个元素相反的逻辑值，如果元素为 TRUE 则返回 FALSE，如果元素为 FALSE 则返回 TRUE。
&&	逻辑与运算符，只对两个向量对第一个元素进行判断，如果两个元素都为 TRUE，则结果为 TRUE，否则为 FALSE。
\|\|	逻辑或运算符，只对两个向量对第一个元素进行判断，如果两个元素中有一个为 TRUE，则结果为 TRUE，如果都为 FALSE，则返回 FALSE。

v <- c(3,1,TRUE,2+3i)
t <- c(4,1,FALSE,2+3i)
print(v&t)
print(v|t)
print(!v)

# &&、||只对第一个元素进行比较
v <- c(3,0,TRUE,2+2i)
t <- c(1,3,TRUE,2+3i)
print(v&&t)

v <- c(0,0,TRUE,2+2i)
t <- c(0,3,TRUE,2+3i)
print(v||t)

赋值运算符

运算符	描述
<− = <<−	向左赋值。
−> −>>	向右赋值。

# 向左赋值
v1 <- c(3,1,TRUE,"runoob")
v2 <<- c(3,1,TRUE,"runoob")
v3 = c(3,1,TRUE,"runoob")
print(v1)
print(v2)
print(v3)


# 向右赋值
c(3,1,TRUE,"runoob") -> v1
c(3,1,TRUE,"runoob") ->> v2
print(v1)
print(v2)

其他运算符

运算符	描述
:	冒号运算符，用于创建一系列数字的向量。
%in%	用于判断元素是否在向量里，返回布尔值，有的话返回 TRUE，没有返回 FALSE。
%*%	用于矩阵与它转置的矩阵相乘。

# 1 到 10 的向量
v <- 1:10
print(v)

# 判断数字是否在向量 v 中
v1 <- 3
v2 <- 15
print(v1 %in% v)
print(v2 %in% v)

# 矩阵与它转置的矩阵相乘
M = matrix( c(2,6,5,1,10,4), nrow = 2,ncol = 3,byrow = TRUE)
t = M %*% t(M)
print(t)

数学函数

函数	说明
sqrt(n)	n的平方根
exp(n)	自然常数e的n次方，
log(m,n)	以n为底m的对数，返回n的几次方等于m
log10(m)	相当于log(m,10)

名称	参数模型	含义
round	(n)	对 n 四舍五入取整当取整位是偶数的时候，五也会被舍去
	(n, m)	对 n 保留 m 位小数四舍五入
ceiling	(n)	对 n 向上取整
floor	(n)	对 n 向下取整

> round(1.114514)
[1] 1
> round(1.114514,4)
[1] 1.1145

> ceiling(114.514)
[1] 115
> floor(1.3)
[1] 1

#三角函数

> sin(pi/6)
[1] 0.5
> cos(pi/4)
[1] 0.7071068
> tan(pi/3)
[1] 1.732051

> asin(0.5)
[1] 0.5235988
> acos(0.7071068)
[1] 0.7853981
> atan(1.732051)
[1] 1.047198

# 正态分布函数

> dnorm(0)
[1] 0.3989423
> pnorm(0)
[1] 0.5
> qnorm(0.95)
[1] 1.644854
> rnorm(3, 5, 2) # 产生 3 个平均值为 5，标准差为 2 的正态随机数
[1] 4.177589 6.413927 4.206032

字都以 norm 结尾，代表"正态分布"。

d - 概率密度函数
p - 概率密度积分函数（从无限小到 x 的积分）
q - 分位数函数
r - 随机数函数（常用于概率仿真）

判断循环

判断

if("weibo" %in% x) {
   print("第一个 if")
} else if ("runoob" %in% x) {
   print("第二个 if")
} else {
   print("没有找到")
}

switch 语句必须遵循下面的规则：

switch 语句中的 expression 是一个常量表达式，可以是整数或字符串，如果是整数则返回对应的 case 位置值，如果整数不在位置的范围内则返回 NULL。
如果匹配到多个值则返回第一个。
expression如果是字符串，则对应的是 case 中的变量名对应的值，没有匹配则没有返回值。
switch 没有默认参数可用

switch(expression, case1, case2, case3....)

x <- switch(
   3,
   "google",
   "runoob",
   "taobao",
   "weibo"
)
print(x)
[1] "taobao"

you.like<-"runoob"
switch(you.like, google="www.google.com", runoob = "www.runoob.com", taobao = "www.taobao.com")
[1] "www.runoob.com"

循环

R 语言提供的循环类型有:

repeat 循环
while 循环
for 循环

R 语言提供的循环控制语句有：

break 语句
Next 语句

repeat

repeat 循环会一直执行代码，直到条件语句为 true 时才退出循环，退出要使用到 break 语句。

repeat { 
    // 相关代码 
    if(condition) {
       break
    }
}

v <- c("Google","Runoob")
cnt <- 2
repeat {
   print(v)
   cnt <- cnt+1
   
   if(cnt > 5) {
      break
   }
}

while

只要给定的条件为 true，R 语言中的 while 循环语句会重复执行一个目标语句。

while(condition)
{
   statement(s);
}

for

R 编程语言中 for 循环语句可以重复执行指定语句，重复次数可在 for 语句中控制。

for (value in vector) {
    statements
}

break

与其他语言用法相同

next 语句用于跳过当前循环，开始下一次循环（类似其他语言的 continue）。

函数

函数创建时可以为参数指定默认值，如果调用的时候不传递参数就会使用默认值

function_name <- function(arg_1, arg_2, ...) {
    // 函数体
}

# 定义一个函数，用于计数一个系列到平方值
new.function <- function(a) {
   for(i in 1:a) {
      b <- i^2
      print(b)
   }
}
# 调用函数，并传递参数
new.function(6)

# 创建带默认参数的函数
new.function <- function(a = 3, b = 6) {
   result <- a * b
   print(result)
}
# 调用函数，但不传递参数，会使用默认的
new.function()
# 调用函数，传递参数
new.function(9,5)

new.function <- function() {
    for(i in 1:5) {
        print(i^2)
    }
}      
# 调用函数，不需要传递参数
new.function()


new.function <- function(a,b,c) {
   result <- a * b + c
   print(result)
}
# 不带参数名
new.function(5,3,11)
# 带参数名
new.function(a = 11, b = 5, c = 3)

function_name : 为函数名
arg_1, arg_2, … : 形式参数列表
函数返回值使用 return()。

常用函数	作用
sort（）	排序
rev（）	倒序
table（）	值出现的次数
unique（）	删除重复的元素 /行
length(o)	显示对象中元素/成分的数量
names(o)	显示某个对象中各成分的名称
c(o1,o2,…)	将对象合并入一个向量
cbind(o1,o2,…)	按列合并对象
rbind(o1,o2,…)	按行合并对象
head(o)	列出对象的开始部分
tail(o)	列出对象的结尾部分
fix(o)	直接编辑对象
newo<-edit(o)	编辑对象并存到newo中

数据类型

简介

数字支持科学计数法
布尔值 “TRUE” “FALSE”
字符串可以用单引号也可以用双引号

向量（vector）

列表（list）

矩阵（matrix）

数组（array）

因子（factor)

数据框（data.frame)

向量

向量从数据结构上看就是一个线性表，可以看成一个数组。
c() 是一个创造向量的函数。
向量索引从1开始
向量的生成可以用 c() 函数生成，也可以用 min:max 运算符生成连续的序列

向量中常会用到 NA 和 NULL

NA 代表的是"缺失"，NULL 代表的是"不存在"。

NA 缺失就像占位符，代表这里没有一个值，但位置存在。

NULL 代表的就是数据不存在。

> a = c(3, 4)
> b = c(5, 0)
> a + b
[1] 8 4

> a = c(10, 20, 30, 40, 50)
> a[2]
[1] 20

> a[1:4] # 取出第 1 到 4 项，包含第 1 和第 4 项
[1] 10 20 30 40

> a[c(1, 3, 5)] # 取出第 1, 3, 5 项
[1] 10 30 50

> a[c(-1, -5)] # 去掉第 1 和第 5 项
[1] 20 30 40
> a[-c(1, 3, 5)]
[1] 20 40
> a[-c(-1,-3)]
[1] 10 30

> a-3
[1]  7 17 27 37 47

> a = c(1, 3, 5, 2, 4, 6)
> sort(a)  #排序
[1] 1 2 3 4 5 6
> rev(a)  #倒序
[1] 6 4 2 5 3 1
> order(a)  #order() 函数返回的是一个向量排序之后的下标向量。
[1] 1 4 2 5 3 6
> a[order(a)]
[1] 1 2 3 4 5 6

函数名	含义
sum()	求和
mean()	求平均值
var()	方差
sd()	标准差
min()	最小值
max()	最大值
range()	取值范围（二维向量，最大值和最小值）
weighted.mean()	加权平均数
median()	中位数
sort()	排序
summary( )	常用来展示详细结果，可以提供最小值、最大值、四分位数和数值型变量的均值，以及因子向量和逻辑型向量的频数统计等

> sum(a)
[1] 21
> var(a)
[1] 3.5
> sd(a)
[1] 1.870829
> range(a)
[1] 1 6
> range(1:8)
[1] 1 8

生成有间隙的等差数列，可以用 seq 函数：

> seq(1, 9, 2)
[1] 1 3 5 7 9

seq 还可以生成从 m 到 n 的等差数列，只需要指定 m, n 以及数列的长度：

> seq(0, 1, length.out=3)
[1] 0.0 0.5 1.0

rep 是 repeat（重复）的意思，可以用于产生重复出现的数字序列：

> rep(0, 5)
[1] 0 0 0 0 0

逻辑向量主要用于向量的逻辑运算 , which 函数是逻辑型向量处理函数 , 可以用于筛选需要的数据的下标

> c(11, 12, 13) > 12
[1] FALSE FALSE  TRUE

> a = c(11, 12, 13)
> b = a > 12
> print(b)
[1] FALSE FALSE  TRUE
> which(b)
[1] 3

> vector = c(10, 40, 78, 64, 53, 62, 69, 70)
> print(vector[which(vector >= 60 & vector < 70)])
[1] 64 62 69

类似的函数还有 all 和 any , all() 用于检查逻辑向量是否全部为 TRUE，any() 用于检查逻辑向量是否含有 TRUE。

> all(c(TRUE, TRUE, TRUE))
[1] TRUE
> all(c(TRUE, TRUE, FALSE))
[1] FALSE
> any(c(TRUE, FALSE, FALSE))
[1] TRUE
> any(c(FALSE, FALSE, FALSE))
[1] FALSE

字符串

在 Windows 计算机上实现，使用的是 GBK 编码标准，所以一个中文字符是两个字节，如果在 UTF-8 编码的计算机上运行，单个中文字符的字节长度应该是 3。

单引号字符串中可以包含双引号。
单引号字符串中不可以包含单引号。
双引号字符串中可以包含单引号。
双引号字符串中不可以包含双引号。

> toupper("Runoob") # 转换为大写
[1] "RUNOOB"
> tolower("Runoob") # 转换为小写
[1] "runoob"
> nchar("中文", type="bytes") # 统计字节长度
[1] 4
> nchar("中文", type="char") # 总计字符数量
[1] 2
> substr("123456789", 1, 5) # 截取字符串，从 1 到 5
[1] "12345"
> substring("1234567890", 5) # 截取字符串，从 5 到结束
[1] "567890"
> as.numeric("12") # 将字符串转换为数字
[1] 12
> as.character(12.34) # 将数字转换为字符串
[1] "12.34"
> strsplit("2019;10;1", ";") # 分隔符拆分字符串
[[1]]
[1] "2019" "10"   "1"
> gsub("/", "-", "2019/10/1") # 替换字符串
[1] "2019-10-1"

#R 支持 perl 语言格式的正则表达式
> gsub("[[:alpha:]]+", "$", "Two words")
[1] "$ $"

paste()

paste() 函数用于使用指定对分隔符来对字符串进行连接，默认对分隔符为空格

paste(..., sep = " ", collapse = NULL)

… ：字符串列表
sep ：分隔符，默认为空格
collapse ：两个或者更多字符串对象根据元素对应关系拼接到一起，在字符串进行连接后，再使用 collapse 指定对连接符进行连接

a <- "Google"
b <- 'Runoob'
c <- "Taobao"

print(paste(a,b,c))
print(paste(a,b,c, sep = "-"))
print(paste(letters[1:6],1:6, sep = "", collapse = "="))
paste(letters[1:6],1:6, collapse = ".")

[1] "Google Runoob Taobao"
[1] "Google-Runoob-Taobao"
[1] "a1=b2=c3=d4=e5=f6"
[1] "a 1.b 2.c 3.d 4.e 5.f 6"

format() 函数

format() 函数用于格式化字符串，format() 可作用于字符串或数字。

format(x, digits, nsmall, scientific, width, justify = c("left", "right", "centre", "none"))

x ：输入对向量
digits ：显示的位数
nsmall ：小数点右边显示的最少位数
scientific ：设置科学计数法
width ：通过开头填充空白来显示最小的宽度
justify：设置位置，显示可以是左边、右边、中间等。

# 显示 9 位，最后一位四舍五入
result <- format(23.123456789, digits = 9)
print(result)

# 使用科学计数法显示
result <- format(c(6, 13.14521), scientific = TRUE)
print(result)

# 小数点右边最小显示 5 位，没有的以 0 补充
result <- format(23.47, nsmall = 5)
print(result)

# 将数字转为字符串
result <- format(6)
print(result)

# 宽度为 6 位，不够的在开头添加空格
result <- format(13.7, width = 6)
print(result)

# 左对齐字符串
result <- format("Runoob", width = 9, justify = "l")
print(result)

# 居中显示
result <- format("Runoob", width = 10, justify = "c")
print(result)

[1] "23.1234568"
[1] "6.000000e+00" "1.314521e+01"
[1] "23.47000"
[1] "6"
[1] "  13.7"
[1] "Runoob   "
[1] "  Runoob  "

nchar()

nchar() 函数用于计数字符串或数字列表的长度。

nchar(x)

x ：向量或字符串

矩阵

matrix(data = NA, nrow = 1, ncol = 1, byrow = FALSE,dimnames = NULL)

P <- matrix(c(3:14), nrow = 4, byrow = TRUE, dimnames = list(rownames, colnames))
print(P)

data 向量，矩阵的数据
nrow 行数
ncol 列数
byrow 逻辑值，为 FALSE 按列排列，为 TRUE 按行排列
dimname 设置行和列的名称

向量中的值会一列一列的填充到矩阵中。如果想按行填充，需要指定 byrow 属性

符号	作用
%*%	矩阵乘法
t(a)	a的转置矩阵
solve(a)	a的逆矩阵
solve(A,b)	求解线性代数方程
apply()	函数可以将矩阵的每一行或每一列当作向量来进行操作

# 获取第二行
print(P[2,])

# 获取第三列
print(P[,3])

大小相同（行数列数都相同）的矩阵之间可以相互加减，具体是对每个位置上的元素做加减法

# 两个矩阵相加
result <- matrix1 + matrix2
cat("相加结果：","\n")
print(result)
# 两个矩阵相减
result <- matrix1 - matrix2
cat("相减结果：","\n")
print(result)
# 两个矩阵相乘
result <- matrix1 * matrix2
cat("相乘结果：","\n")
print(result)
# 两个矩阵相除
result <- matrix1 / matrix2
cat("相除结果：","\n")
print(result)

> vector=c(1, 2, 3, 4, 5, 6)
> matrix(vector, 2, 3)
     [,1] [,2] [,3]
[1,]    1    3    5
[2,]    2    4    6

> matrix(vector, 2, 3, byrow=TRUE)
     [,1] [,2] [,3]
[1,]    1    2    3
[2,]    4    5    6

> m1 = matrix(vector, 2, 3, byrow=TRUE)
> m1[1,1] # 第 1 行 第 1 列
[1] 1

# 指定行列名
> m1
     [,1] [,2] [,3]
[1,]    1    3    5
[2,]    2    4    6
> colnames(m1) = c("x", "y", "z")
> m1
     x y z
[1,] 1 3 5
[2,] 2 4 6
> rownames(m1) = c("a", "b")
> m1
  x y z
a 1 3 5
b 2 4 6

#矩阵乘法
> m1 = matrix(c(1, 2), 1, 2)
> m2 = matrix(c(3, 4), 2, 1)
> m1 %*% m2
     [,1]
[1,]   11

> A = matrix(c(1, 3, 2, 4), 2, 2)
> solve(A)
     [,1] [,2]
[1,] -2.0  1.0
[2,]  1.5 -0.5

> (A = matrix(c(1, 3, 2, 4), 2, 2))
     [,1] [,2]
[1,]    1    2
[2,]    3    4
> apply(A, 1, sum) # 第二个参数为 1 按行操作，用 sum() 函数
[1] 3 7
> apply(A, 2, sum) # 第二个参数为 2 按列操作
[1] 4 6

列表

列表是 R 语言的对象集合，可以用来保存不同类型的数据，可以是数字、字符串、向量、另一个列表等，当然还可以包含矩阵和函数。

R 语言创建列表使用 list() 函数。

list_data <- list("runoob", "google", c(11,22,33), 123, 51.23, 119.1)
print(list_data)

names() 函数给列表的元素命名

# 列表包含向量、矩阵、列表
list_data <- list(c("Google","Runoob","Taobao"), matrix(c(1,2,3,4,5,6), nrow = 2),
   list("runoob",12.3))
# 给列表元素设置名字
names(list_data) <- c("Sites", "Numbers", "Lists")
# 显示列表
print(list_data)


$Sites
[1] "Google" "Runoob" "Taobao"

$Numbers
     [,1] [,2] [,3]
[1,]    1    3    5
[2,]    2    4    6

$Lists
$Lists[[1]]
[1] "runoob"

$Lists[[2]]
[1] 12.3

使用 names() 函数命名后，我们还可以使用对应名字来访问

# 列表包含向量、矩阵、列表
list_data <- list(c("Google","Runoob","Taobao"), matrix(c(1,2,3,4,5,6), nrow = 2),
   list("runoob",12.3))
# 给列表元素设置名字
names(list_data) <- c("Sites", "Numbers", "Lists")
# 显示列表
print(list_data[1])
# 访问列表的第三个元素
print(list_data[3])
# 访问第一个向量元素
print(list_data$Numbers)


$Sites
[1] "Google" "Runoob" "Taobao"

$Lists
$Lists[[1]]
[1] "runoob"

$Lists[[2]]
[1] 12.3

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    1    3    5
[2,]    2    4    6

操作列表元素

# 列表包含向量、矩阵、列表
list_data <- list(c("Google","Runoob","Taobao"), matrix(c(1,2,3,4,5,6), nrow = 2),
   list("runoob",12.3))
# 给列表元素设置名字
names(list_data) <- c("Sites", "Numbers", "Lists")

# 添加元素
list_data[4] <- "新元素"
print(list_data[4])
# 删除元素
list_data[4] <- NULL
# 删除后输出为 NULL
print(list_data[4])
# 更新元素
list_data[3] <- "我替换来第三个元素"
print(list_data[3])


[[1]]
[1] "新元素"

$<NA>
NULL

$Lists
[1] "我替换来第三个元素"

c()合并列表

# 创建两个列表
list1 <- list(1,2,3)
list2 <- list("Google","Runoob","Taobao")

# 合并列表
merged.list <- c(list1,list2)

# 显示合并后的列表
print(merged.list)

unlist() 列表转向量

# 创建列表
list1 <- list(1:5)
print(list1)
list2 <-list(10:14)
print(list2)
# 转换为向量
v1 <- unlist(list1)
v2 <- unlist(list2)
print(v1)
print(v2)
# 两个向量相加
result <- v1+v2
print(result)

数组

array(data = NA, dim = length(data), dimnames = NULL)

data 向量，数组元素。
dim 数组的维度，默认是一维数组。
dimnames 维度的名称，必须是个列表，默认情况下是不设置名称的。

# 创建两个不同长度的向量
vector1 <- c(5,9,3)
vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

# 创建数组  3 行 3 列的的二维数组(立体)
result <- array(c(vector1,vector2),dim = c(3,3,2))
print(result)


, , 1

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    5   10   13
[2,]    9   11   14
[3,]    3   12   15

, , 2

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    5   10   13
[2,]    9   11   14
[3,]    3   12   15

# 创建两个不同长度的向量
vector1 <- c(5,9,3)
vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)
column.names <- c("COL1","COL2","COL3")
row.names <- c("ROW1","ROW2","ROW3")
matrix.names <- c("Matrix1","Matrix2")

# 创建数组，并设置各个维度的名称
result <- array(c(vector1,vector2),dim = c(3,3,2),dimnames = list(row.names,column.names,matrix.names))
print(result)

# 显示数组第二个矩阵中第三行的元素
print(result[3,,2])
# 显示数组第一个矩阵中第一行第三列的元素
print(result[1,3,1])
# 输出第二个矩阵
print(result[,,2])

操作数组元素

# 创建两个不同长度的向量
vector1 <- c(5,9,3)
vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

# 创建数组
array1 <- array(c(vector1,vector2),dim = c(3,3,2))

# 创建两个不同长度的向量
vector3 <- c(9,1,0)
vector4 <- c(6,0,11,3,14,1,2,6,9)
array2 <- array(c(vector1,vector2),dim = c(3,3,2))

# 从数组中创建矩阵
matrix1 <- array1[,,2]
matrix2 <- array2[,,2]

# 矩阵相加
result <- matrix1+matrix2
print(result)

apply() 元素对数组元素进行跨维度计算

apply(x, margin, fun)

x 数组
margin 数据名称
fun 计算函数

# 计算数组中所有矩阵第一行的数字之和
result <- apply(new.array, c(1), sum)
print(result)

因子

factor() 因子用于存储不同类别的数据类型

factor(x = character(), levels, labels = levels,
       exclude = NA, ordered = is.ordered(x), nmax = NA)

x：向量。
levels：指定各水平值, 不指定时由x的不同值来求得。
labels：水平的标签, 不指定时用各水平值的对应字符串。
exclude：排除的字符。
ordered：逻辑值，用于指定水平是否有序。
nmax：水平的上限数量。

x <- c("男", "女", "男", "男",  "女")
sex <- factor(x)
print(sex)
print(is.factor(sex))

[1] 男 女 男 男 女
Levels: 男 女
[1] TRUE



x <- c("男", "女", "男", "男",  "女",levels=c('男','女'))
sex <- factor(x)
print(sex)
print(is.factor(sex))

levels1 levels2 
男      女      男      男      女      男      女 
Levels: 男 女
[1] TRUE

因子水平标签

接下来我们使用 labels 参数为每个因子水平添加标签，labels 参数的字符顺序，要和 levels 参数的字符顺序保持一致

sex=factor(c('f','m','f','f','m'),levels=c('f','m'),labels=c('female','male'),ordered=TRUE)
print(sex)

[1] female male   female female male  
Levels: female < male

生成因子水平

我们可以使用 gl() 函数来生成因子水平，语法格式如下：

gl(n, k, length = n*k, labels = seq_len(n), ordered = FALSE)

n: 设置 level 的个数
k: 设置每个 level 重复的次数
length: 设置长度
labels: 设置 level 的值
ordered: 设置是否 level 是排列好顺序的，布尔值。

v <- gl(3, 4, labels = c("Google", "Runoob","Taobao"))
print(v)

[1] Google Google Google Google Runoob Runoob Runoob Runoob Taobao Taobao
[11] Taobao Taobao
Levels: Google Runoob Taobao

数据框

data.frame() 函数来创建R 语言数据框

data.frame(…, row.names = NULL, check.rows = FALSE,
           check.names = TRUE, fix.empty.names = TRUE,
           stringsAsFactors = default.stringsAsFactors())

…: 列向量，可以是任何类型（字符型、数值型、逻辑型），一般以 tag = value 的形式表示，也可以是 value。
row.names: 行名，默认为 NULL，可以设置为单个数字、字符串或字符串和数字的向量。
check.rows: 检测行的名称和长度是否一致。
check.names: 检测数据框的变量名是否合法。
fix.empty.names: 设置未命名的参数是否自动设置名字。
stringsAsFactors: 布尔值，字符是否转换为因子，factory-fresh 的默认值是 TRUE，可以通过设置选项（stringsAsFactors=FALSE）来修改。

table = data.frame(
    姓名 = c("张三", "李四"),
    工号 = c("001","002"),
    月薪 = c(1000, 2000)
   
)
print(table) # 查看 table 数据

姓名 工号 月薪
1 张三  001 1000
2 李四  002 2000

str() 函数展示数据框

summary()显示概要信息

# 获取数据结构
str(table)
# 显示概要
print(summary(table)) 

'data.frame':   2 obs. of  3 variables:
 $ 姓名: chr  "张三" "李四"
 $ 工号: chr  "001" "002"
 $ 月薪: num  1000 2000


姓名               工号                月薪     
Length:2           Length:2           Min.   :1000  
Class :character   Class :character   1st Qu.:1250  
Mode  :character   Mode  :character   Median :1500  
                                      Mean   :1500  
                                      3rd Qu.:1750  
                                      Max.   :2000

# 添加部门列
table$部门 <- c("运营","技术","编辑")

# 提取指定的列
result <- data.frame(table$姓名,table$月薪)
print(result)

# 提取前面两行
print("---输出前面两行----")
result <- table[1:2,]
print(result)

# 读取第 2 、3 行的第 1 、2 列数据：
result <- table[c(2,3),c(1,2)]
print(result)

cbind() 函数将多个向量合成一个数据框

# 创建向量
sites <- c("Google","Runoob","Taobao")
likes <- c(222,111,123)
url <- c("www.google.com","www.runoob.com","www.taobao.com")

# 将向量组合成数据框
addresses <- cbind(sites,likes,url)

# 查看数据框
print(addresses)

数据重塑

合并数据框

merge() 函数

# S3 方法
merge(x, y, …)

# data.frame 的 S3 方法 
merge(x, y, by = intersect(names(x), names(y)),
      by.x = by, by.y = by, all = FALSE, all.x = all, all.y = all,
      sort = TRUE, suffixes = c(".x",".y"), no.dups = TRUE,
      incomparables = NULL, …)

x, y：数据框
by, by.x, by.y：指定两个数据框中匹配列名称，默认情况下使用两个数据框中相同列名称。
all：逻辑值; all = L 是 all.x = L 和 all.y = L 的简写，L 可以是 TRUE 或 FALSE。
all.x：逻辑值，默认为 FALSE。如果为 TRUE, 显示 x 中匹配的行，即便 y 中没有对应匹配的行，y 中没有匹配的行用 NA 来表示。
all.y：逻辑值，默认为 FALSE。如果为 TRUE, 显示 y 中匹配的行，即便 x 中没有对应匹配的行，x 中没有匹配的行用 NA 来表示。
sort：逻辑值，是否对列进行排序。

Natural join 或 INNER JOIN：如果表中有至少一个匹配，则返回行
Left outer join 或 LEFT JOIN：即使右表中没有匹配，也从左表返回所有的行
Right outer join 或 RIGHT JOIN：即使左表中没有匹配，也从右表返回所有的行
Full outer join 或 FULL JOIN：只要其中一个表中存在匹配，则返回行

数据整合和拆分

melt() ：宽格式数据转化成长格式。
cast() ：长格式数据转化成宽格式。

# 安装库，MASS 包含很多统计相关的函数，工具和数据集
install.packages("MASS", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/") 
  
#  melt() 和 cast() 函数需要对库 
install.packages("reshape2", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/") 
install.packages("reshape", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/")

melt(data, ..., na.rm = FALSE, value.name = "value")

data：数据集。
…：传递给其他方法或来自其他方法的其他参数。
na.rm：是否删除数据集中的 NA 值。
value.name 变量名称，用于存储值

# 载入库
library(MASS)
library(reshape2)
library(reshape)

dcast(
  data,
  formula,
  fun.aggregate = NULL,
  ...,
  margins = NULL,
  subset = NULL,
  fill = NULL,
  drop = TRUE,
  value.var = guess_value(data)
)
acast(
  data,
  formula,
  fun.aggregate = NULL,
  ...,
  margins = NULL,
  subset = NULL,
  fill = NULL,
  drop = TRUE,
  value.var = guess_value(data)
)

data：合并的数据框。
formula：重塑的数据的格式，类似 x ~ y 格式，x 为行标签，y 为列标签。
fun.aggregate：聚合函数，用于对 value 值进行处理。
margins：变量名称的向量（可以包含"grand_col" 和 “grand_row”），用于计算边距，设置 TURE 计算所有边距。
subset：对结果进行条件筛选，格式类似 subset = .(variable==“length”)。
drop：是否保留默认值。
value.var：后面跟要处理的字段。

包

函数	作用
.libPaths()	查看 R 包的安装目录
library()	查看已安装的包
search()	查看已载入的包
install.packages(“要安装的包名”) install.packages(“./XML_3.98-1.3.zip”) install.packages(“XML”, repos = “https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/”)	安装新包
library(“包名”)	使用包
update.packages( )	更新已经安装的包
library(ggplot2)	要在R会话中使用它，还需要使用此命令载入这个包
help(package=“package_name”)	输出包的简短描述和包中的函数名称和数据集名称的列表

文件

CSV

CSV，有时也称为字符分隔值，因为分隔字符也可以不是逗号是一种非常流行的表格存储文件格式，这种格式适合储存中型或小型数据规模的数据

id,name,url,likes
1,Google,www.google.com,111
2,Runoob,www.runoob.com,222
3,Taobao,www.taobao.com,333

CSV 用逗号来分割列，如果数据中含有逗号，就要用双引号将整个数据块包括起来

CSV 文件最后一行需要保留一个空行，不然执行程序会有警告信息

#读取 CSV 文件
data <- read.csv("sites.csv", encoding="UTF-8")
print(data)
print(is.data.frame(data))  # 查看是否是数据框
print(ncol(data))  # 列数
print(nrow(data))  # 行数


# likes 为 222 的数据
retval <- subset(data, likes == 222)
print(retval)

read.table() read.csv()
>df = read.table(file="test.txt", header=TRUE)
>df = read.csv(file="test.csv", header=TRUE)
write.table() write.csv()
>write.table(df, file="test2.txt")
>write.csv(df, file="test2.csv")
>write.csv(df, file="D:/Data/test2.csv")

条件语句等于使用 == , 多个条件使用 & 分隔符

# likes 大于 1 name 为 Runoob 的数据
retval <- subset(data, likes > 1 & name=="Runoob")
print(retval)

data <- read.csv("sites.csv", encoding="UTF-8")
# likes 为 222 的数据
retval <- subset(data, likes == 222)
# 写入新的文件
write.csv(retval,"runoob.csv")
newdata <- read.csv("runoob.csv")
print(newdata)

Excel

install.packages("RODBC")
library(RODBC)
channel<- odbcConnectExcel("myfile.xls")
mydataframe<-sqlFetch(channel ,"mysheet")
odbcClose(channel)

install.packages("xlsx", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/")

# 验证包是否安装
any(grepl("xlsx",installed.packages()))
# 载入包
library("xlsx")
library("xlsx")

# 读取 sites.xlsx 第一个工作表数据
data <- read.xlsx("sites.xlsx", sheetIndex = 1)
print(data)

XML

install.packages("XML", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/")
#查看是否安装成功
any(grepl("XML",installed.packages()))

# 载入 XML 包
library("XML")
# 设置文件名
result <- xmlParse(file = "sites.xml")
# 提取根节点
rootnode <- xmlRoot(result)
# 统计数据量
rootsize <- xmlSize(rootnode)
# 输出结果
print(result)
# 查看第 2 个节点数据
print(rootnode[2])
# 查看第 2 个节点的第  1 个数据
print(rootnode[[2]][[1]])
# 查看第 2 个节点的第 3 个数据
print(rootnode[[2]][[3]])

对输出都是 xml 格式，我们使用 xmlToList() 函数可以将文件对数据转为列表格式

# 载入 XML 包
library("XML")
# 设置文件名
result <- xmlParse(file = "sites.xml")
# 转为列表
xml_data <- xmlToList(result)
print(xml_data)
print("============================")
# 输出第一行第二列的数据
print(xml_data[[1]][[2]])



# xml 文件数据转为数据框
xmldataframe <- xmlToDataFrame("sites.xml")
print(xmldataframe)

JSON

install.packages("rjson", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/")

# 载入 rjson 包
library("rjson")

# 获取 json 数据
result <- fromJSON(file = "sites.json")

# 输出结果
print(result)

print("===============")

# 输出第 1 列的结果
print(result[1])

print("===============")
# 输出第 2 行第 2 列的结果
print(result[[2]][[2]])

as.data.frame() 函数将 json 文件数据可以转为数据框类

# 载入 rjson 包
library("rjson")

# 获取 json 数据
result <- fromJSON(file = "sites.json")

# 转为数据框
json_data_frame <- as.data.frame(result)

print(json_data_frame)

MySQL

install.packages("RMySQL", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/")

install.packages("RMariaDB", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/")

library(RMySQL)

# dbname 为数据库名，这边的参数请根据自己实际情况填写
mysqlconnection = dbConnect(MySQL(), user = 'root', password = '', dbname = 'test',host = 'localhost')
# 查看数据
dbListTables(mysqlconnection)

library(RMySQL)
# 查询 sites 表，增删改查操作可以通过第二个参数的 SQL 语句来实现
result = dbSendQuery(mysqlconnection, "select * from sites")
# 获取前面两行数据
data.frame = fetch(result, n = 2)
print(data.fame)

数据输出

生成制表符分隔的文本文件
>write.table(mydata, "c:/mydata.txt", sep="\t") 
转换成Excel表格
>library(xlsReadWrite)
>write.xls(mydata, "c:/mydata.xls") 
到SAS
>library(foreign)
>write.foreign(mydata,"c:/mydata.txt","c:/mydata.sas", package="SAS")

绘图

饼图

pie(x, labels = names(x), edges = 200, radius = 0.8,
    clockwise = FALSE, init.angle = if(clockwise) 90 else 0,
    density = NULL, angle = 45, col = NULL, border = NULL,
    lty = NULL, main = NULL, …)

x: 数值向量，表示每个扇形的面积。
labels: 字符型向量，表示各扇形面积标签。
edges: 这个参数用处不大，指的是多边形的边数（圆的轮廓类似很多边的多边形）。
radius: 饼图的半径。
main: 饼图的标题。
clockwise: 是一个逻辑值,用来指示饼图各个切片是否按顺时针做出分割。
angle: 设置底纹的斜率。
density: 底纹的密度。默认值为 NULL。
col: 是表示每个扇形的颜色，相当于调色板。

饼图设置标题，中文字体需要设置字体参数 family=‘GB1’

# 数据准备
info = c(1, 2, 4, 8)
# 命名
names = c("Google", "Runoob", "Taobao", "Weibo")
# 涂色（可选）
cols = c("#ED1C24","#22B14C","#FFC90E","#3f48CC")
# 计算百分比
piepercent = paste(round(100*info/sum(info)), "%")
# 绘图
pie(info, labels=piepercent, main = "网站分析", col=cols, family='GB1')
# 添加颜色样本标注
legend("topright", names, cex=0.8, fill=cols)

install.packages("plotrix", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/")

# 载入 plotrix
library(plotrix)
# 数据准备
info = c(1, 2, 4, 8)
# 命名
names = c("Google", "Runoob", "Taobao", "Weibo")
# 涂色（可选）
cols = c("#ED1C24","#22B14C","#FFC90E","#3f48CC")
# 设置文件名，输出为 png
png(file = "3d_pie_chart.png")
# 绘制 3D 图，family 要设置你系统支持的中文字体库
pie3D(info,labels = names,explode = 0.1, main = "3D 图",family = "STHeitiTC-Light")

条形图

barplot(H,xlab,ylab,main, names.arg,col,beside)

H 向量或矩阵，包含图表用的数字值，每个数值表示矩形条的高度
xlab x 轴标签
ylab y 轴标签
main 图表标题
names.arg 每个矩形条的名称
col 每个矩形条的颜色

# 准备一个向量
cvd19 = c(83534,2640626,585493)
# 显示条形图
barplot(cvd19)

中文字体需要设置字体参数 family=‘GB1’：

cvd19 = c(83534,2640626,585493)
barplot(cvd19,
    main="新冠疫情条形图",
    col=c("#ED1C24","#22B14C","#FFC90E"),
    names.arg=c("中国","美国","印度"),
    family='GB1'
)

library(showtext);
font_add("SyHei", "SourceHanSansSC-Bold.otf");
cvd19 = matrix(
  c(83017, 83534, 1794546, 2640626, 190535, 585493),
  2, 3
)

# 设置文件名，输出为 png
png(file = "runoob-bar-1.png")
#加载字体
showtext_begin();
colnames(cvd19) = c("中国", "美国", "印度")
rownames(cvd19) = c("6月", "7月")
barplot(cvd19, main = "新冠疫情条形图", beside=TRUE, legend=TRUE,  family='SyHei')
# 去掉字体
showtext_end();

library(plotrix)
library(showtext);
font_add("SyHei", "SourceHanSansSC-Bold.otf");
cvd19 = matrix(
  c(83017, 83534, 1794546, 2640626, 190535, 585493),
  2, 3
)

# 设置文件名，输出为 png
png(file = "runoob-bar-2.png")
#加载字体
showtext_begin();
colnames(cvd19) = c("中国", "美国", "印度")
rownames(cvd19) = c("6月", "7月")

barplot(cvd19, main = "新冠疫情条形图", beside=TRUE, legend=TRUE,col=c("blue","green"),  family='SyHei')
# 去掉字体
showtext_end();

函数曲线图

curve() 函数可以绘制函数的图像

curve(expr, from = NULL, to = NULL, n = 101, add = FALSE,
      type = "l", xname = "x", xlab = xname, ylab = NULL,
      log = NULL, xlim = NULL, …)

# S3 函数的方法
plot(x, y = 0, to = 1, from = y, xlim = NULL, ylab = NULL, …)

expr：函数表达式
from 和 to：绘图的起止范围
n：一个整数值，表示 x 取值的数量
add：是一个逻辑值，当为 TRUE 时，表示将绘图添加到已存在的绘图中。
type：绘图的类型，p 为点、l 为直线， o 同时绘制点和线，且线穿过点。
xname：用于 x 轴变量的名称。
xlim 和 ylim 表示x轴和y轴的范围。
xlab，ylab：x 轴和 y 轴的标签名称。

curve(sin(x), -2 * pi, 2 * pi)

# 定义函数 f
f = function (x) {
    if (x >= 0) {
        x
    } else {
        x ^ 2
    }
}
# 生成自变量序列
x = seq(-2, 2, length=100)
# 生成因变量序列
y = rep(0, length(x))
j = 1
for (i in x) {
    y[j] = f(i)
    j = j + 1
}
# 绘制图像
plot(x, y, type='l')

plot() 函数对向量数据进行绘图

# 向量数据
v <- c(7,12,28,3,41)
# 生成图片
png(file = "line_chart_label_colored.jpg")
# 绘图、线图颜色为红色，main 参数用于设置标题
plot(v,type = "o", col = "red", xlab = "Month", ylab = "Rain fall",
   main = "Rain fall chart")

散点图

plot(x, y, type="p", main, xlab, ylab, xlim, ylim, axes)

plot(x=x轴数据,y=y轴数据,main="标题",sub="子标题"
，type="线型",xlab="x轴名称"
，ylab="y轴名
称"
，xlim = c(x轴范围，x轴范围),ylim = c(y轴范围,y轴范围))

x 横坐标 x 轴的数据集合
y 纵坐标 y 轴的数据集合
type：绘图的类型，p 为点、l 为直线， o 同时绘制点和线，且线穿过点。
main 图表标题。
xlab、ylab x 轴和 y 轴的标签名称。
xlim、ylim x 轴和 y 轴的范围。
axes 布尔值，是否绘制两个 x 轴。

type 参数可选择值：

p：点图
l：线图
b：同时绘制点和线
c：仅绘制参数 b 所示的线
o：同时绘制点和线，且线穿过点
h：绘制出点到横坐标轴的垂直线
s：阶梯图，先横后纵
S：阶梯图，先纵后竖
n：空图

图形参数

pch 指定绘制点时使用的符号
cex 是一个数值，表示绘图符号相对于默认大小的缩放倍数。
lty 指定线条类型 lwd 指定线条宽度。
col 默认的绘图颜色。
cex 表示相对于默认大小缩放倍数的数值。
font 整数。用于指定绘图使用的字体样式。
pin 以英寸表示的图形尺寸（宽和高）
mai 以数值向量表示的边界大小，顺序为“下、左、上、右”，单位为英寸

x<-c(10,40)
y<-c(20,60)
# 生成 png 图片
png(file = "runnob-test-plot2.png")
plot(x, y, "l") #线段

plot(x, y, "o")#线段两端圆点

# 数据
input <- mtcars[,c('wt','mpg')]
# 生成 png 图片
png(file = "scatterplot.png")
# 设置坐标 x 轴范围 2.5 到 5, y 轴范围 15 到 30.
plot(x = input$wt,y = input$mpg,
   xlab = "Weight",
   ylab = "Milage",
   xlim = c(2.5,5),
   ylim = c(15,30),              
   main = "Weight vs Milage"
)

散点图矩阵

pairs(formula, data)

formula 变量系列
data 变量的数据集

# 输出图片
png(file = "scatterplot_matrices.png")

# 4 个变量绘制矩阵，12 个图
pairs(~wt+mpg+disp+cyl,data = mtcars, main = "Scatterplot Matrix")

plot(x, y, xlab='x=自变量', ylab='y=因变量') # 添加坐标轴标题
grid(col='grey60') # 添加网格线
axis(side=4, col.ticks='blue', lty=1) # 绘制坐标轴
abline(lm(y~x), lwd=2, col=2) # 添加回归直线
lines(lowess(y~x, f=1/6), col=4, lwd=2, lty=6) # 添加拟合曲线
mtext(expression(hat(y)==hat(beta)[0]+hat(beta)[1]*x), cex=0.9, 
side=1, line=-5.3, adj=0.72) # 添加注释表达式
legend('topleft', legend=c('拟合的直线', '拟合的曲线'), lty=c(1, 6), 
col=c(2, 4), cex=0.8, fill=c('red', 'blue'), box.col='grey60',
ncol=1, inset=0.02) # 添加图例
title('散点图及拟合直线和曲线\n并为图形添加新的元素', 
cex.main=0.8, font.main=4) # 添加标题并换行，使用斜体字
box(col=4, lwd=2) # 添加边框

> v <- c(27, 27, 27, 28, 27, 25, 25, 28, 26, 28, 26, 28, 31, 30, 26, 26)
>hist(v) #频率直方图
>barplot(v)#条形图

Q.E.D.

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